浅析建筑工程测量中GPS技术在应用

摘　要： 本文简要介绍了GPS测量系统、测绘工程技术的发展及变迁过程、工作方法及特征,最后分析了GPS在测绘工程相关领域的应用，包括GPS测量技术参数、GPS测量原理、GPS测量的数据处理的优点。

关键词：工程测量； GPS技术； 应用； 优势
一、引言
　　建筑工程测量是利用各种测量仪器和工具，对建设场地上地面的位置和高程进行测定和测设的技术科学。建筑工程测量的任务是对建设场地的地表形状和大小、位置和高程变化按一定比例测绘成地形图；将图纸上已经设计好的工程建筑物按设计要求测设到地面上去，并做好标志；施工过程中对建筑构件的平面位置、高程和垂直度的测量，是施工的依据，也是工程质量评价的标准之一。
　　对于我们所熟知GPS，可以说它是测量史上的一次变革，它为我们提供了全天候、高精度、高效率的测量方法。RTK(Real Time kinematic)是GPS发展的最新成果，它弥补GPS原有的不足之处，它不仅具有GPS原有的全天候、高精度、无须光学通视的特点，而且还可以为测量提供实时的定位结果，又称它为“GPS全站仪”。
二、测绘工程技术的发展及变迁过程
　　随着现代测绘技术的逐步扩大和应用,测绘工程长期依靠经纬仪、水准仪、平板仪等传统工具进行工作的时代即将结束。现代测绘技术的核心技术是全球地位系统、遥感和地理信息系统。其中,遥感和全球定位系统是卫星技术、航天技术、现代通信技术、传感器技术、计算机技术等高新技术综合集成的结果;地理信息系统则是数据库技术、计算机技术、空间分析与模拟综合集成的结果。现代测绘技术已经发展为信息技术和空间技术的综合集成,成为国家高新技术不可缺少的重要组织部分。
　　现代测量仪器朝着智能化、自动化、网络化、数字化的方向发展,传统的光学测量仪器逐渐被弃用。全站仪是测距仪和电子经纬仪的合成体,它不仅具有电子测距和电子测角的功能,而且具有自动记录、运算和存储的能力,具有较高的工作效率。GPS全球定位系统早已应用于大面积的控制测量。目前,用于控制测量的静态GPS接收机已实现天线、电源和接收机一体化。将全站仪和GPS合为一体,就出现了“超站仪”,它不仅改变了工程测量野外的作业模式,而且可以实现控制测量、碎部测量和施工放样的一体化和无缝衔接作业。三维激光影像扫描仪可以快速、可靠和精确的获得被识别物体三维空间数据,在水坝监测、桥梁变形和开挖容量测量、城市数字化测量等诸多方面都可使用。高精度高程测量目前仍采用几何水准测量,但水准测量的仪器实现了数字化和自动化。数字水准仪配合条码标尺,可以自动安平,实现观测自动化和测量结果数字化。
三、GPS在房屋施工测量中的应用
　　工程测量方面的应用，利用GPS静态相对定位的技术，分别布设精密控制网，在高层建筑形变监控，水利大坝形变监控、各种隧道贯通监控等测绘工程中均可应用。应用RTK（GPS实时动态定位技术）测绘不同比例尺的地形图；在地籍控制测量方面，通过GPS技术可以使点与点之间不要求互相通视，这样就避免了常规地藉测量控制时，点位选取的局限性，并且GPS网状结构对GPS网精度的影响也不大。使用的GPS仪器精度只要和等级控制的精度相匹配，控制点位的选取严格按照GPS点位选取要求，则所布设的GPS网精度就能够满足地籍测量规范的要求。
　　（一）GPS测量技术参数
　　1、设计精度
　　根据工程需要和测区情况，选择城市或工程二级GPS 网作为测区首级控制网。平均边长小于lkm，最弱边相对中误差小于1/10000，GPS 接收机标称精度误差a≤15mm，比例误差系数b~20xl0。
　　2、设计基准和网形
　　控制网共12 个点，其中联测已知平面控制点2个，高程控制点5个。采用3台GPS 接收机观测，网形布设成边连式。③观测计划：根据GPS 卫星的可见预报图和几何图形强度(空问位置因子PDOP)，选择最佳观测时段(卫星多于4 颗，且分布均匀，PDOP 值小于6)，并编排作业调度表。
　　（二）GPS测量原理
　　GPS 测量的外业实施在GPS 测量中，卫星主要被作为位置已知的空间观测目标，从而形成了不需要地面点的后方交会，每台接收机都是一个独立的控制点，经过接受到的数据解算出点的经纬坐标(wGs－84)，在多台接收机同时接收数据便形成了很多三角网形参与平差解算，自由网无约束平差解算出wGs－84 坐标，然后把己知的控制点进行约束平差得到BJ－54 坐标。考虑到测区的实际情况，选多于4台GPS接收机为一套设备，以两台仪器为一组，成对布设GPS 点。在组成良好网形的前提下，每一对GPS点必须通视良好，其间距一般500米左右，以便于以后作为全站仪导线点的起始点。GPS 联测和高等级导线在各个单位均有各自不同软件和方法平差解算，在此不在赘述。在做较长距离导线时就会产生投影变形，投影变形处理与否将直接导致整个坐标系统成败。
　　（三）GPS测量的数据处理的优点
　　GPS 网数据处理分为基线解算和网平差两个阶段，采用随机软件完成。其具有其他测量工具无法比拟的优势，主要包括：
　　1、GPS 控制网选点灵活，布网方便，基本不受通视、网形的限制，特别是在地形复杂、通视困难的测区，更显其优越性。但由于测区条件较差，边长较短(平均边长不到300re)。基线相对精度较低，个别边长相对精度大于1/10000。因此，当精度要求较高时，应避免短边，无法避免时，要谨慎观测。
　　2、GPS 接收机观测基本实现了自动化、智能化，且观测时间在不断减少，大大降低了作业强度，观测质量主要受观测时卫星的空间分布和卫星信号的质量影响。但由于各别点的选定受地形条件限制，造成树木遮挡，影响对卫星的观测及信号的质量，经重测后通过。因此，应严格按有关要求选点，择最佳时段观测，并注意手机、步话机等设备的使用。
　　3、GPS 测量的数据传输和处理采用随机软件完成，只要保证接收卫星信号的质量和已知数据的数量、精度，即可方便地求出符合精度要求的控制点三维坐标。但由于联测已知高程点较少(仅联测5 个)，致使控制点高程精度较低。
　　因此，要保证控制点高程的精度，必须联测足够的已知高程点。通过以上分析，GPS 系统在工程测量上将有很大的发展与空间，为工程施工质量提供了有利的保障。
　　（四）GPS 定位技术在测量工程中的其他应用与发展
　　在地球动力学测量方面，GPS可应用在全球和区域尺度的板块运动监控。我国的科研工作者已逐渐 将GPS技术用于监控南极洲的板块运动，青藏高原地区的地壳变动也得到了实时跟踪监测。GPS技术在海洋测量、水下地形测绘的应用也得到了长足发展；在航空摄影测量方面，科研工作者还利用GPS定位系统于高空航测、航空测绘导航等诸多阶段。
四、结束语
　　应用GDP技术，使得工程放样测量的精度、作业效率和实时性达到最佳的融合。随着数据传输能力的增强，数据的稳健性，抗干扰性水平和软件水平的提高，传输距离的增加。GPS技术己经在测量和工程界产生了重大变革，带来了空前的高效率，其具有其他测量工具无法比拟的优势，从根本上提高测量的质量和作业效率。
参考文献：
[1]徐绍铨，张华海，杨志强，王泽民.GPS测量原理及应用[M]. 武汉：武汉大学出版社，2003.
[2]李永胜.GPS-RTK简介及在公路测量中的应用[J].北京测绘.2005，1(3):16-19.
[3]张瑜.RTK测量技术及应用[J].江苏省测绘学会2003学术年会专辑，2003，3（5）:47-49.
[4]周建郑.GPS 测量定位技术[M].北京：化学工业出版社.2004．